[实用新型]具有一维光子晶体结构的发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种具有一维光子晶体结构的发光二极管。

背景技术

发光二极管是一种能发光的半导体电子元件，简称为LED，由镓与砷、磷的化合物制成。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当高的程度。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

LED光源属于绿色光源，具有节能环保、寿命长、能耗低、安全系数高等优点，被广泛应用于照明和背光领域。目前，氮化镓基LED发展迅速，但仍然存在发光效率低等问题。如图2所示，为传统发光二极管结构，主要包括蓝宝石衬底，由下往上为N 型层、发光层、P型层、电流扩展层、P电极以及在N型层上表面上的N电极。LED芯片表面的金属可以很好的将电流扩展开，但是这也会造成P电极下产生电流拥挤的现象，目前业界普遍添加绝缘氧化物作为电流阻挡层来改善电流拥挤现象，提高LED光功率，但仍然存在发光效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层；位于衬底层上表面的N型层，所述N型层上设有凸台；位于N型层凸台上表面的发光层，位于凸台右侧的N型层上表面的N电极；位于发光层上表面的P型层，其特征在于：所述P型层的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层，电流扩展层位于P型层和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层的上表面，P电极位于电流阻挡层上侧的电流扩展层的上表面。

优选的，所述具有一维光子晶体结构的电流阻挡层为柱状阵列结构，使用S_iO₂材料，厚度220nm，柱状结构直径为2um，柱状结构与柱状结构的间距2um。

优选的，所述电流扩展层使用ITO材料，其厚度为70-90um。

优选的，所述电极使用Cr、Pt或Au，其厚度为25nm-1500nm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列组成的，一维光子晶体具有结构简单，易于制备的特点。电流阻挡层可以有效地提高LED器件的发光效率，所述发光二极管具有一维光子晶体结构，可以避免电流直接流过P电极下面造成电流拥挤的现象，同时一维光子晶体结构可以有效地改善LED的出光角度，提高LED的出光效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型发光二极管的结构示意图；

图2是现有技术的发光二极管结构示意图；

其中：200、衬底层 201、N型层 202、发光层 203、P型层 204、具有一维光子晶体结构的电流阻挡层 205、电流扩展层 206、P电极 207、N电极。

具体实施方式

如图1所示，一种具有一维光子晶体结构的发光二极管，包括衬底层200；位于衬底层200上表面的N型层201，所述N型层201上设有凸台；位于N型层201凸台上表面的发光层202，位于凸台右侧的N型层201上表面的N电极207；位于发光层202上表面的P型层203，所述P型层203的上表面设有具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204，所述具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204为柱状阵列结构，使用S_iO₂材料，厚度220nm，柱状结构直径为2um，柱状结构与柱状结构的间距2um；电流扩展层205位于P型层203和具有一维光子晶体结构的电流阻挡层204的上表面，所述电流扩展层205使用ITO材料，其厚度为70-90um；P电极206位于电流阻挡层上侧的电流扩展层205的上表面，所述电极使用Cr、Pt或Au，其厚度为25nm-1500nm。